锂离子电池寿命最大化的分区间优化充电策略研究
发布时间：2022-04-19 18:29
锂离子电池作为新能源汽车动力系统的核心部件,得到广泛应用。电池充电策略会影响其充电时间、循环寿命及运行安全,研究和选取合适的优化充电策略将提高电池的经济性及安全性。目前关于研究如何有效延长电池循环寿命的充电策略较少,本文以三元锂离子电池作为研究对象,建立了寿命最大化的分区间优化充电策略。文章主要研究内容如下:首先,分析了电池的SOC区间特性。针对三元锂离子电池设计了不同充电倍率及不同SOC区间下的脉冲实验,通过建立电池等效电路模型辨识得到不同倍率下电池基本参数随SOC区间的变化特性;针对同款电池设计了不同SOC区间下电池循环寿命实验,得到电池热力学性能及动力学性能在不同SOC循环区间下的衰退特性。通过对比分析实验数据得出低端SOC区间电池内阻大且动力学性能衰退严重,高端SOC区间电池热力学性能衰退严重,中端SOC区间电池性能稳定,为SOC分区间充电策略的提出提供了理论依据。其次,提出了综合考虑容量衰退速率与能耗作为惩罚项的多目标函数优化充电策略。利用实验数据,在全SOC循环区间电池容量衰退速率模型的基础上建立了 SOC分区间电池容量衰退速率模型;此外,建立了能耗与充电倍率及SOC间的关...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 课题研究背景及选题意义
1.2 锂离子电池工作原理简介
1.3 锂离子电池充电技术研究现状
1.3.1 传统恒流恒压充电法
1.3.2 基于电池模型的优化充电策略
1.3.3 电流间歇充电策略
1.3.4 阶梯变电流充电策略
1.4 文章主要研究内容
2 锂离子电池SOC区间特性分析
2.1 锂离子电池相关概念简介
2.2 不同SOC区间电池参数特性分析
2.2.1 电池动态模型
2.2.2 电池参数测试方案
2.2.3 模型参数辨识
2.2.4 参数准确性验证
2.2.5 电池参数的SOC区间特性
2.3 不同SOC区间循环寿命特性分析
2.3.1 电池容量衰退分类
2.3.2 电池循环寿命测试方案
2.3.3 电池热力学性能衰退分析
2.3.4 电池动力学性能衰退分析
2.4 本章小结
3 锂离子电池充电策略建模研究
3.1 电池充电策略影响因素
3.2 目标函数的确定
3.3 容量衰退速率模型
3.3.1 容量衰退速率定义
3.3.2 容量衰退速率模型的建立
3.4 能耗模型
3.4.1 能耗模型定义
3.4.2 直流内阻函数
3.4.3 能耗模型的建立
3.5 本章小结
4 锂离子电池多目标优化充电控制方法
4.1 分区间多阶段恒流充电法
4.2 基于动态规划算法的优化充电控制方法
4.2.1 动态规划算法原理
4.2.2 动态规划算法设计
4.2.3 优化电流序列
4.3 基于模型预测控制理论的优化充电控制方法
4.3.1 模型预测控制理论基础
4.3.2 仿真设计
4.3.3 仿真结果分析
4.4 本章小结
5 充电方法对比及实验验证
5.1 传统与优化充电法的对比分析
5.1.1 充电性能
5.1.2 循环寿命
5.2 基于容量增量法的电池老化机理分析
5.2.1 容量增量分析法
5.2.2 IC曲线分析
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 不足与展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池热管理和安全性研究[J]. 董缇,彭鹏,曹文炅,王亦伟,岑继文,郭剑,赵春荣,蒋方明. 新能源进展. 2019(01)
[2]动态规划变形算法在递归函数中的应用[J]. 封震震. 电脑知识与技术. 2019(03)
[3]基于MPC的智能车轨迹跟踪算法[J]. 梁政焘,赵克刚,裴锋,郭泉成. 机械与电子. 2019(01)
[4]三元材料锂离子电池极化电压特性研究[J]. 佘立阳,罗马吉,郭亚洲,耿志超. 电源技术. 2019(01)
[5]基于Matlab的动态规划算法的实现及应用[J]. 陈甜甜. 中国校外教育. 2019(03)
[6]基于动态规划算法的RGV智能调度策略[J]. 沃芸婷,禹一童. 工业技术创新. 2018(06)
[7]一种基于改进模型预测控制算法的永磁同步电机多参数辨识研究[J]. 王楠楠,蔡彬. 微电机. 2018(11)
[8]车载动力电池材料的发展趋势[J]. 董金平,赖鲜,唐蘅,杨润丹. 化工新型材料. 2018(10)
[9]水性钛酸锂锂离子电池比容量和倍率的影响因素研究[J]. 徐丽敏,王婧洁. 宝钢技术. 2018(05)
[10]动态规划算法的教学探讨[J]. 陈晓梅,张晶. 电脑知识与技术. 2018(26)
博士论文
[1]锂离子电池火灾危险性及热失控临界条件研究[D]. 黄沛丰.中国科学技术大学 2018
[2]动力锂离子电池组寿命影响因素及测试方法研究[D]. 时玮.北京交通大学 2014
[3]锂离子电池的热效应及其安全性能的研究[D]. 黄倩.复旦大学 2007
硕士论文
[1]基于自适应动态规划控制策略的混合动力电动汽车能量管理研究[D]. 刘洋.长春工业大学 2018
[2]电动车用锂离子电池快速充电技术研究[D]. 陈莹.江南大学 2018
[3]基于模糊控制的锂离子电池恒定极化充电方法研究[D]. 王越洋.湖北工业大学 2018
[4]基于运行数据的异常电池诊断及实现[D]. 李欢.北京交通大学 2018
[5]温度对锂离子动力电池充放电性能影响的研究[D]. 林健.海南大学 2018
[6]基于IC曲线特征参数的锂离子电池SOH估计及DSP实现[D]. 张昊.北京交通大学 2018
[7]锂离子动力电池健康特征提取与诊断研究[D]. 郭琦沛.北京交通大学 2018
[8]柴电混合动力系统容量配置与能量管理策略研究[D]. 袁烨.北京交通大学 2018
[9]锂离子电池充放电特性及安全性检测研究[D]. 李小龙.电子科技大学 2018
[10]基于动态规划的并联混合动力汽车能量优化仿真研究[D]. 宋炳玉.吉林大学 2017
本文编号：3646412
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 课题研究背景及选题意义
1.2 锂离子电池工作原理简介
1.3 锂离子电池充电技术研究现状
1.3.1 传统恒流恒压充电法
1.3.2 基于电池模型的优化充电策略
1.3.3 电流间歇充电策略
1.3.4 阶梯变电流充电策略
1.4 文章主要研究内容
2 锂离子电池SOC区间特性分析
2.1 锂离子电池相关概念简介
2.2 不同SOC区间电池参数特性分析
2.2.1 电池动态模型
2.2.2 电池参数测试方案
2.2.3 模型参数辨识
2.2.4 参数准确性验证
2.2.5 电池参数的SOC区间特性
2.3 不同SOC区间循环寿命特性分析
2.3.1 电池容量衰退分类
2.3.2 电池循环寿命测试方案
2.3.3 电池热力学性能衰退分析
2.3.4 电池动力学性能衰退分析
2.4 本章小结
3 锂离子电池充电策略建模研究
3.1 电池充电策略影响因素
3.2 目标函数的确定
3.3 容量衰退速率模型
3.3.1 容量衰退速率定义
3.3.2 容量衰退速率模型的建立
3.4 能耗模型
3.4.1 能耗模型定义
3.4.2 直流内阻函数
3.4.3 能耗模型的建立
3.5 本章小结
4 锂离子电池多目标优化充电控制方法
4.1 分区间多阶段恒流充电法
4.2 基于动态规划算法的优化充电控制方法
4.2.1 动态规划算法原理
4.2.2 动态规划算法设计
4.2.3 优化电流序列
4.3 基于模型预测控制理论的优化充电控制方法
4.3.1 模型预测控制理论基础
4.3.2 仿真设计
4.3.3 仿真结果分析
4.4 本章小结
5 充电方法对比及实验验证
5.1 传统与优化充电法的对比分析
5.1.1 充电性能
5.1.2 循环寿命
5.2 基于容量增量法的电池老化机理分析
5.2.1 容量增量分析法
5.2.2 IC曲线分析
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 不足与展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池热管理和安全性研究[J]. 董缇,彭鹏,曹文炅,王亦伟,岑继文,郭剑,赵春荣,蒋方明. 新能源进展. 2019(01)
[2]动态规划变形算法在递归函数中的应用[J]. 封震震. 电脑知识与技术. 2019(03)
[3]基于MPC的智能车轨迹跟踪算法[J]. 梁政焘,赵克刚,裴锋,郭泉成. 机械与电子. 2019(01)
[4]三元材料锂离子电池极化电压特性研究[J]. 佘立阳,罗马吉,郭亚洲,耿志超. 电源技术. 2019(01)
[5]基于Matlab的动态规划算法的实现及应用[J]. 陈甜甜. 中国校外教育. 2019(03)
[6]基于动态规划算法的RGV智能调度策略[J]. 沃芸婷,禹一童. 工业技术创新. 2018(06)
[7]一种基于改进模型预测控制算法的永磁同步电机多参数辨识研究[J]. 王楠楠,蔡彬. 微电机. 2018(11)
[8]车载动力电池材料的发展趋势[J]. 董金平,赖鲜,唐蘅,杨润丹. 化工新型材料. 2018(10)
[9]水性钛酸锂锂离子电池比容量和倍率的影响因素研究[J]. 徐丽敏,王婧洁. 宝钢技术. 2018(05)
[10]动态规划算法的教学探讨[J]. 陈晓梅,张晶. 电脑知识与技术. 2018(26)
博士论文
[1]锂离子电池火灾危险性及热失控临界条件研究[D]. 黄沛丰.中国科学技术大学 2018
[2]动力锂离子电池组寿命影响因素及测试方法研究[D]. 时玮.北京交通大学 2014
[3]锂离子电池的热效应及其安全性能的研究[D]. 黄倩.复旦大学 2007
硕士论文
[1]基于自适应动态规划控制策略的混合动力电动汽车能量管理研究[D]. 刘洋.长春工业大学 2018
[2]电动车用锂离子电池快速充电技术研究[D]. 陈莹.江南大学 2018
[3]基于模糊控制的锂离子电池恒定极化充电方法研究[D]. 王越洋.湖北工业大学 2018
[4]基于运行数据的异常电池诊断及实现[D]. 李欢.北京交通大学 2018
[5]温度对锂离子动力电池充放电性能影响的研究[D]. 林健.海南大学 2018
[6]基于IC曲线特征参数的锂离子电池SOH估计及DSP实现[D]. 张昊.北京交通大学 2018
[7]锂离子动力电池健康特征提取与诊断研究[D]. 郭琦沛.北京交通大学 2018
[8]柴电混合动力系统容量配置与能量管理策略研究[D]. 袁烨.北京交通大学 2018
[9]锂离子电池充放电特性及安全性检测研究[D]. 李小龙.电子科技大学 2018
[10]基于动态规划的并联混合动力汽车能量优化仿真研究[D]. 宋炳玉.吉林大学 2017
本文编号：3646412
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